一种考虑承压水作用下单桩水平承载特性的测试方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-11-07 17:30:02
一种考虑承压水作用下单桩水平承载特性的测试方法,包括以下步骤:(1)选择试验桩的桩材、截面形状及试验桩帽;(2)确定试验桩尺寸;(3)选择试验土样,并确定土层厚度;(4)确定承压水的加载级别,选择对应供压箱高度;(5)供压箱和模型箱的连接;(6)分层铺设土层,埋设试验桩;(7)埋设位移计、孔隙水压力计和土压力计;(8)充水并测试水压;(9)安放试验桩帽,连接水平加载系统;(10)确定加载级别;(11)进行试验并同步数据采集;(12)单桩水平承载力特征值确定;(13)回收试验用水和土样,拆卸试验装置;(14)确定单桩水平承载力的特征值;(15)调整承压水的水头高度。本发明效果好、操作方便、工期短、费用低。
一种考虑承压水作用下单桩水平承载特性的测试装置,包括模型箱、供压系统、水平加载系统和数据采集系统,所述模型箱内铺设模拟场地的箱内土体,所述箱内土体埋设试验桩,所述模型箱设有进水孔和出水孔,所述进水孔位于承压透水土层的上部,所述进水孔与供压箱连通,所述出水孔位于所述承压透水土层的下部,所述出水孔安装泄压阀;所述水平加载系统包括试验桩帽、导向滑轮、牵引绳和砝码,所述试验桩帽安装在所述试验桩的顶面,所述试验桩帽与所述牵引绳的一端连接,所述牵引绳穿过所述导向滑轮,所述牵引绳的另一端与砝码连接,所述导向滑轮安装在所述模型箱上;所述数据采集系统包括位移计、孔隙水压力计和土压力计,所述位移计位于试验桩帽上,所述孔隙水压力计位于承压透水土层内,所述土压力计位于承压水层上的箱内土体内,所述位移计、孔隙水压力计和土压力计与数据采集仪连接。
桩基础已广泛应用于工业和民用建筑之中,成为一种重要的基础形式。由于高层及超高层建筑物越来越多,其桩基础也越来越深,特别是对于有承压水地层的区域,桩基础可能会进入或穿过承压水土层,由于承压水的影响,使得桩基承载性状不同于无承压水区域。为了获得桩土性状及单桩承载力的变化规律,常采用单桩现场承载试验进行研究,在现场试验中由于承压水层受试验场地区域边界影响难以控制承压水的水压和水量,造成现场实测试验数据的离散性大、效果差,难以获得与之相匹配的桩土承载性状规律,而且现场试验的周期长、费用高,通常一组(3根桩)有承压水作用下的单桩水平承载力试验需要几个月才能完成,且所需费用高达几十万甚至上百万。
罗战友,男,1974年12月出生。博士后、二级教授、硕士生导师。享受国务院政府特殊津贴,入选教育部新世纪优秀人才支持计划,浙江省中青年突出贡献专家,浙江省新世纪151人才重点层次和第一层次,浙江省高校中青年学科带头人,浙江省优秀博士后,浙江省首届“十佳”青年教师。国家自然科学基金评委,浙江省岩土力学与工程学会副理事长兼秘书长。省级土木工程一流学科及硕士学位点的负责人。主要从事隧道工程、城市地铁及地下空间开发技术、岩土工程等方面的教学科研等工作。主持和承担纵向科研项目20余项,其中:国家重大仪器专项1项、国家自然科学基金4项,中国博士后基金1项,省部级基金6项。在国内外学术期刊上发表论文100余篇,授权发明专利60余项。获国家科技发明奖二等奖1项,省部级奖励15项。
本发明的有益效果主要表现在:(1)实现了地下承压水的模拟环境,且承压水的压力可调、可控。本装置采用供水源、供压箱、蓄压池、不透水土层、承压透水土层、土工膜等实现了地下承压水的模拟,而且通过水位升降阀来调整和控制地下承压水的水压高低。(2)实现了不同承压水压头作用下单桩水平承载力试验。有无地下承压水及水压高低都会对单桩水平承载性状有较大影响,采用本装置可实现不同承压水头作用下单桩水平承载特性研究。(3)加载系统稳定。本装置采用试验桩帽、牵引绳、导向滑轮、砝码等组成加载系统,可实现逐级稳定加载,避免了由液压或电机引起的加载过程中荷载不稳定的情况,实现了稳定加载。(4)效果好。由于现场地层及水文条件的复杂性,现场试验难以获得稳定承压水头,造成现场实测试验数据的离散性大、效果差,而本装置能提供相同的试验条件,保证了试验结果的可靠性。(5)周期短、费用底、操作方便。现场试验的周期长、费用高及试验程序复杂,通常一组(3根桩)承压水作用下的单桩水平承载力试验需要几个月才能完成,且所需费用高达几十万甚至上百万,而本装置试验费用低、工期短、操作方便,且可重复使用。
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